IO-Link folyadékszint-érzékelő fejlesztése

Egy projekt néha nem arról szól, hogy magát az érzékelési technológiát találjuk fel újra. A kihívás inkább az, hogy teljesen új módot találjunk arra, hogy ez a technológia kommunikáljon a tágabb rendszerrel.

Az EMP Designs korábban már fejlesztett érzékelőmodulokat a HR Wallingford számára, amelyek a vízszint változásait mérik, beleértve a hullámok magasságát is. Az alapul szolgáló érzékelési elv már jól bevált volt, és a modul korábbi változatai EtherCAT segítségével kommunikáltak a tágabb ipari vezérlőrendszerrel.

Ebben a legutóbbi projektben azonban a HR Wallingford egy olyan új változat kifejlesztését kérte tőlünk, amely IO-Link protokollon keresztül képes kommunikálni.

Az EMP számára ez egy olyan kommunikációs rendszerrel való munkát jelentett, amelyet korábban még nem implementáltunk.

A vízszint gyors változásainak mérése

A modult úgy tervezték, hogy a HR Wallingford meglévő szondáival működjön, amelyek az elektromos ellenállás változásának mérésével határozzák meg a vízszintet.

Ahogy a szonda körüli vízszint változik, úgy változnak annak elektromos jellemzői is. Az elektronika ezután feldolgozza ezt az információt, és ebből állítja elő a folyadékszint mért értékét.

Mivel a rendszer gyorsan reagál a változásokra, olyan alkalmazásokban is használható, ahol a szint folyamatosan mozog, például hullámok megfigyelésére, de a hagyományosabb folyadékszint-mérésre is.

A projekt érzékelési oldala ismerős terület volt számunkra.

Az új kihívást az jelentette, hogy ezt az információt egy IO-Link hálózatra juttassuk.

Egy új ipari protokoll elsajátítása

Korábbi moduljaink EtherCAT protokollon keresztül kommunikáltak, így az IO-Link-re való átállás más megközelítést igényelt.

A projekt első szakasza alapos kutatást igényelt arról, hogyan működik a protokoll, és hogyan kommunikál egy IO-Link eszköz egy IO-Link masterrel.

Megvizsgáltuk egy meglévő szoftverkönyvtár megvásárlásának lehetőségét a kommunikáció kezelésére, de az elérhető megoldás viszonylag drága volt. Ehelyett úgy döntöttünk, hogy a szükséges szoftvert magunk fejlesztjük ki.

Ezáltal az, ami elsőre egy egyszerű kommunikációsinterfész-cserének tűnt, jóval jelentősebb firmware-fejlesztési projektté vált.

Saját IO-Link szoftverünk fejlesztése

A fejlesztés jelentős része a vonatkozó műszaki dokumentáció feldolgozásából és az eszközünkhöz szükséges kommunikációs szoftver megépítéséből állt.

Az IO-Link csatlakozás biztosítja az érzékelő tápellátását, miközben egy kapcsolt kommunikációs vonal szolgál az eszköz és az IO-Link master közötti adatcserére.

A szoftver fejlesztése során ismételten össze kellett vetnünk az implementációnk működését a műszaki dokumentációval, elemeznünk kellett az elektromos jeleket, és meg kellett vizsgálnunk a mindkét irányban továbbított adatokat.

Minden szakaszban meg kellett győződnünk arról, hogy a megfelelő adatok csomagolása, továbbítása és értelmezése a várt módon történik.

Ez valóban a fejlesztés, tesztelés, elemzés és finomhangolás folyamata volt, egészen addig, amíg az eszköz helyesen nem működött a hálózaton.

Több, mint egy mért érték továbbítása

Az IO-Link egyik különösen érdekes tulajdonsága, hogy az eszköz többet tesz, mint egyszerűen továbbít egy folyadékszint-értéket.

Amikor az elkészült modult egy IO-Link masterhez csatlakoztatják, a master képes letapogatni a hálózatot és azonosítani az eszközt.

Ezután az adott érzékelőhöz tartozó információk lekérdezhetők, így a rendszer tudja, mi lett csatlakoztatva.

Fejlesztőcsapatunk számára különösen nagy elégtételt jelentett látni, ahogy egy teljesen új hardvert felismer a rendszer, és az helyesen kommunikál – miután a protokoll implementációját mi magunk fejlesztettük ki.

Egy kompakt, új érzékelőmodul

Az eredmény egy nagyon kisméretű érzékelőmodul, amely a bevált folyadékszint-mérést végzi, és az adatokat egy IO-Link hálózaton keresztül teszi elérhetővé.

Bár az elkészült elektronika kompakt, jelentős fejlesztési munka áll mögötte.

A projekt az alábbiakat egyesítette:

• Folyadékszint-érzékelő elektronika

• Jelfeldolgozás

• IO-Link kommunikáció

• Beágyazott firmware-fejlesztés

• Ipari hálózati integráció

• Protokollelemzés és hibakeresés

• Eszközazonosítás és -konfiguráció

E sorok írásakor az új modul az ügyfél általi tesztelés szakaszában tart.

Bevált technológia továbbfejlesztése

Ez a projekt jó példája annak a munkának, amelyet az EMP Designs-nál rendszeresen végzünk.

Az eredeti érzékelési technológia már bizonyított. A kihívás az volt, hogy ezt a technológiát egy másik ipari vezérlési környezetben való működésre adaptáljuk.

Ahelyett, hogy a korábban használt kommunikációs rendszerekre korlátozódtunk volna, megismertünk egy új protokollt, kifejlesztettük a szükséges firmware-t, és egy olyan kompakt hardvert hoztunk létre, amely a meglévő méréstechnikát egy IO-Link rendszerbe képes integrálni.

Az egyedi elektronikai tervezés néha nem az elölről kezdésről szól.

Hanem arról, hogy valami már jól működőnek egy teljesen új kommunikációs módot adjunk.